Kursplan
Kursplan
Sechs aufgezeichnete Vorlesungssitzungen mit Live-Diskussionen, Mai–Oktober 2023. Jede verlinkt zu Video und, wo verfügbar, einem vollständigen Transkript.
18 Mai 2023
Vorlesung 1
Sitzung 1 (18. Mai) überprüfte die Geschichte des Rahmens der Kursreihe: Boltzmanns Beziehung zwischen Entropie und Energie, Churchs und Turing’s Modelle der Berechnung, Shannons Informationstheorie, die “Black-Box”-Methoden von Ashby et al., Pearls Definition einer Markov-Decke, Bekensteins Fla chenlaw für Schwarze Löcher, 't Hoofts und Susskinds Formulierung des holografischen Prinzips, die Ideen von Objekten, Schnittstellen und virtuellen Maschinen in der Informatik bis zu Fristons Arbeiten von 2010 und 2013, die active inference einführten. Ziel der Sitzung war es, die Idee einer Markov-Decke als Kommunikationsschnittstelle zu etablieren. Empfohlene Vorbereitung: Überprüfen Sie die Wikipedia-Artikel über Entropie, die Church-Turing-These, Informationstheorie und die Markov-Decke; 't Hoofts Paper „Dimensional reduction in quantum gravity“ (die erste Aussage des holografischen Prinzips) und Karl Fristons „The free-energy principle: a unified brain theory?“ und „Life as we know it“, die beiden wichtigsten Referenzen zu active inference.
15 Juni 2023
Vorlesung 2
Sitzung 2 (15. Juni) fragte, warum die Quantenphysik benötigt wird, um aktive Inferenz zu verstehen. Die Antwort ist die Diskretisierung von Informationen und die notwendige begrenzte Auflösung aller physikalischen Messungen, was natürlich zu einer diskreten-eigenwertlichen Darstellung der Interaktion führt – d. h. zur Quantentheorie. Die Sitzung zeigte, wie sich die Quantentheorie auf das holographische Prinzip verallgemeinert, wie holografische Bildschirme als Markov-Decken funktionieren und wie alle physikalischen Wechselwirkungen zwischen trennbaren (nicht verschränkten) Systemen als Kommunikation betrachtet werden können. Dies beantwortet die Frage „an was gilt der freie-Energie-Prinzip?“, mit „mit allem Messbaren.“ Empfohlene Vorbereitung: Die Wikipedia-Artikel über Verschränkung und trennbare (nicht verschränkte) Zustände; die ersten Abschnitte von Fields, Glazebrook und Marciano’s “Die physikalische Bedeutung des holographischen Prinzips”; und Fristons “Ein freies Energie-Prinzip für eine bestimmte Physik”, das die Allgemeinheit des FEP aus einer klassischen Perspektive diskutiert.
13. Juli 2023
Vorlesung 3
Sitzung 3 (13. Juli) führte Quantenreferenzrahmen (QRFs) und deren Darstellung mit Hierarchien binärer Klassifikatoren ein. Diese formalen Strukturen bieten eine Semantik für Messungen und damit eine Grundlage für eine Theorie des Sinns für interagierende Agenten. Die Sprache der QRFs ermöglicht eine besonders einfache und intuitive Definition der Variationsfreier-Energie, so dass eine vollständig allgemeine, Quantifizierung der Freien-Energie-Prinzip möglich ist. Die Sitzung zeigte, dass das FEP ein klassischer Grenzwert des Prinzips der Unitärtheit ist, des fundamentalen Prinzips der Quantentheorie. Empfohlene Vorbereitung: Abschnitte 3.2 und 3.3 von „Die physikalische Bedeutung des holografischen Prinzips“; Fields et al., „Ein Freien-Energie-Prinzip für generische Quantensysteme“; und, im biologischen Zusammenhang, Fields und Levin's „Wie schaffen lebende Systeme Sinn?“ sowie Fields, Glazebrook und Levin's „Minimaler physikalismus als ein skalaunabhängiger Substrat für Kognition und Bewusstsein.
10 August 2023
Vorlesung 4
Sitzung 4 (10. August) führte die topologische Feldtheorie ein – eine Feldtheorie, die keinen Hintergrundraumzeit annimmt. Diese Werkzeuge bieten eine natürliche Möglichkeit, sequentielle Messungen in Bezug auf Feynman-Pfade darzustellen, d. h. das Denken über Messungen als Abfragen „jeder möglichen“ Art und Weise, wie sich ein System entwickeln könnte. Sie ermöglichen eine vollständig allgemeine Beschreibung der Kommunikation von mehrkannten, die es Agenten ermöglicht, sowohl klassische als auch Quantenkommunikationskanäle zu nutzen. Die Sitzung konzentrierte sich darauf, wie man über zusammengesetzte Agenten denken kann, z. B. über Vielkerntiere und ihre Nervensysteme. Empfohlene Vorbereitung: Abschnitt 3.4 von „Die physikalische Bedeutung des holografischen Prinzips“ oder für detaillierte Informationen: „Sequentielle Messungen, TQFTs und TQNNs“.
14. September 2023
Vorlesung 5
Sitzung 5 (14. September) führte die Idee ein, dass die Raumzeit ein fehlerkorrigierender Code ist, den Organismen (oder anderen Beobachtern) mit ausreichenden Rechenressourcen verwenden, um ihre Erfahrungen zu ordnen. Dies macht die Raumzeit beobachterabhängig und wirft die Frage auf, welche Rechenressourcen ein Beobachter benötigt, um die Raumzeit „sehen“ zu können. Es zeigte auch, dass der freie-Energie-Prinzip eng mit der noch offenen Frage nach der Formulierung einer akzeptablen Quantentheorie der Gravitation verbunden ist. Empfohlene Vorbereitung: John Wheelers klassisches Werk „Gesetz ohne Gesetz“ und Alexei Grinbaums „Wie appara-unabhängige Ansätze die Bedeutung physikalischer Theorien verändern“.
12. Oktober 2023
Vorlesung 6
Sitzung 6 (12. Oktober) kehrte zur Biologie zurück, fasste die Anwendungen des Rahmens der Kurs zusammen und wies auf zukünftige Richtungen und offene Fragen hin. Empfohlene Vorbereitung: Fields et al., „Der freie Energie-Prinzip induziert neuromorphen Entwicklung“ und „Kontrollfluss in aktiven Inferenzsystemen.
Live Diskussionsitzungen
Jede Vorlesung wurde ungefähr zwei Wochen später von einer Live-Diskussionsveranstaltung mit dem Kursassistenten Ander Aguirre begleitet, bei der die Teilnehmer die vorherige Vorlesung ansahen, schriftliche Fragen im Voraus einreichten und sich direkt mit dem Lehrteam über den Stoff austauschten. Es fanden sechs Diskussionsveranstaltungen während des gesamten Semesters statt, eine zu jeder der sechs Vorlesungen.